2024中國(guó)（無錫）鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

電池百人會(huì)-電池網(wǎng)7月24日訊（林音 肖何 江蘇無錫報(bào)道）雙碳目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)大背景下，鋰資源緊缺和安全問題頻發(fā)，研發(fā)下一代低成本高安全高比能規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)迫在眉睫。

在低成本高安全長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能電池研究方向中，中南大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師王海燕認(rèn)為，鈉離子電池雖然能量密度偏低，但其在資源、成本、安全性、功率性能、低溫性能等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，且生產(chǎn)工藝兼容，可與鋰離子電池形成互補(bǔ)，應(yīng)用前景廣闊。

7月24日，由中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、中國(guó)電池網(wǎng)主辦，無錫市錫山區(qū)人民政府指導(dǎo)的“2024中國(guó)（無錫）鈉電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈企業(yè)家峰會(huì)”在江蘇省無錫市錫山區(qū)舉辦。本次峰會(huì)以“共筑鈉電生態(tài) 共享產(chǎn)業(yè)機(jī)遇”為主題，聚焦鈉電池及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)、發(fā)展模式、投資布局、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建、市場(chǎng)應(yīng)用及未來趨勢(shì)，共同探索產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之路，推動(dòng)上下游供需共振，助力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)。

中南大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師王海燕

24日上午，王海燕在會(huì)上發(fā)表了題為“構(gòu)建高比能鈉電池：從硬碳設(shè)計(jì)到無負(fù)極技術(shù)”的主題演講，分享了如何設(shè)計(jì)高容量生物質(zhì)硬碳、無負(fù)極鈉電池技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程等，電池網(wǎng)摘選了其部分精彩觀點(diǎn)，以饗讀者：

會(huì)上，王海燕表示，鈉離子電池在兩輪車、短程動(dòng)力、混合動(dòng)力、儲(chǔ)能領(lǐng)域、工程裝備領(lǐng)域具備替代鋰離子電池的可能。

但從當(dāng)下來看，鈉離子電池因缺少高容量的儲(chǔ)鈉正負(fù)極材料，能量密度偏低成為其最大短板。

如何提升能量密度？在王海燕提出的7大策略中，開發(fā)高容量、?倍率優(yōu)異、?循環(huán)穩(wěn)定的負(fù)極材料是提升鈉離子電池容量的關(guān)鍵之一。

商業(yè)石墨和硅碳負(fù)極儲(chǔ)鈉容量極低，王海燕重點(diǎn)講解了從硬碳負(fù)極、無負(fù)極體系去提高。

硬碳負(fù)極方面，王海燕表示，在已提出的相關(guān)儲(chǔ)鈉機(jī)制中，“吸附-插層-填孔”基礎(chǔ)模型成為主流認(rèn)識(shí)，閉孔內(nèi)部的鈉團(tuán)簇或準(zhǔn)金屬儲(chǔ)鈉可以極大提高儲(chǔ)鈉的容量。

“高閉孔型硬碳可以提高平臺(tái)容量，提升能量密度，但當(dāng)下模板法工藝復(fù)雜，制備困難，尚無法實(shí)現(xiàn)對(duì)閉孔結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控以及規(guī)?；a(chǎn)的需求?！蓖鹾Ｑ嘟o出的策略是，調(diào)控硬碳內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，增大有效閉孔填充比例，進(jìn)一步調(diào)控閉孔孔容、孔徑、孔壁類石墨層彎曲曲率，增加低電位下的平臺(tái)容量及提升倍率性能；材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、粘結(jié)劑優(yōu)化以及硬碳負(fù)極-電解液界面調(diào)控，提高硬碳負(fù)極的首庫(kù)。

在無負(fù)極鈉電池方面，王海燕表示，硬碳負(fù)極是鈉電四大主材中實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)難度最大的一環(huán)，少了硬碳負(fù)極，可以完全避開其面臨的產(chǎn)業(yè)化痛點(diǎn)，同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)高能量密度、更低的材料成本、更簡(jiǎn)易的裝配工藝，甚至可迭代至鈉固態(tài)電池。

無負(fù)極鈉電池有良好的商業(yè)化前景。但是，其當(dāng)下也面臨“鈉枝晶生長(zhǎng)、死鈉形成、不穩(wěn)定的SEI”三大難題，有限的鈉源+不可逆的鈉損耗導(dǎo)致引起低庫(kù)倫效率，電池容量衰減快。王海燕指出，“負(fù)極側(cè)實(shí)現(xiàn)均勻的鈉沉積剝離是構(gòu)建長(zhǎng)壽命無負(fù)極電池的關(guān)鍵。”

從當(dāng)下無負(fù)極鈉電池國(guó)內(nèi)外重要進(jìn)展來看，界面工程實(shí)現(xiàn)了能量密度達(dá)200Wh/kg的無負(fù)極高壓鈉金屬電池，從Ah級(jí)無負(fù)極鈉金屬電池體系構(gòu)建來看，使用石墨化碳涂敷廉價(jià)的鋁箔作為無負(fù)極集流體，二乙二醇二甲醚與六氟磷酸鈉與四氟硼酸鈉作為液體電解質(zhì)，搭配層狀錳基氧化物正極，以及玻璃纖維配合聚丙烯膜，讓鈉電池循環(huán)壽命可以大于300圈。

另外，通過微合金化誘導(dǎo)的焊接界面實(shí)現(xiàn)高可逆的無負(fù)極鈉電池，揭示合金化親鈉界面的穩(wěn)定化機(jī)制，王海燕團(tuán)隊(duì)確定了雙靶磁控濺射策略實(shí)現(xiàn)合金涂層從而抑制合金化膨脹的研究思路，通過抑制合金化轉(zhuǎn)變構(gòu)建穩(wěn)固的親鈉界面，持久親鈉的合金涂層比親鈉不足的銅箔和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的Sb層表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性。

此外，王海燕還介紹道：“我們團(tuán)隊(duì)，一直在應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化方面做一些工作，包括正極材料也跟企業(yè)合作，負(fù)極是跟威勝集團(tuán)在合作，目前我們的中試線已經(jīng)搭建的比較完善了，也是在考慮基地建設(shè)的階段，歡迎大家關(guān)注，希望后面有更多和同行合作的機(jī)會(huì)。”

最后，王海燕總結(jié)：硬碳的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)調(diào)控是提升其可逆容量和倍率性能的關(guān)鍵，調(diào)控生物質(zhì)成分有望設(shè)計(jì)出高性能的硬碳負(fù)極；無負(fù)極鈉電池具有高比能、低成本的優(yōu)勢(shì)，是很有前景的下一代鈉離子電池技術(shù)，并有望迭代至無負(fù)極鈉固態(tài)電池體系；如何應(yīng)對(duì)有限鈉源下的低庫(kù)倫效率問題是解決無負(fù)極鈉電池循環(huán)穩(wěn)定性差的關(guān)鍵，其循環(huán)壽命可通過穩(wěn)固界面的構(gòu)筑得到有效提升。 

（以上觀點(diǎn)根據(jù)論壇現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)發(fā)言者本人審閱。）